變壓器保護需要解決的問題如何減少TA二次回路在各種情況下斷線及短路對差動保護的影響電磁兼容問題：即消除各種外部干擾對保護裝置的影響以及保護裝置對外部其它電子設備的影響如何增強保護裝置的事故追憶功能及事故后的故障分析功能保護裝置的使用、維護與調試方便等問題裝置的總體方案與關鍵技術并行實時計算保護主體方案差動保護二次電流調整與涌流閉鎖判據變壓器工頻變化量差動保護穩態比率差動保護適用于變壓器的TA飽和判據TA二次回路斷線與短路判別方案零序比率差動保護硬件框圖高速數字信號處理器DSP大規模邏輯門陣列FPGA和可編程邏輯門陣列CPLD14位并行A/D32位微處理器CPU單獨的CPU處理顯示、鍵盤等人機對話大屏幕漢字液晶顯示實時高速并行運算特點：在較高的采樣率的前提下，裝置保證在故障全過程對所有保護繼電器（主保護與后備保護）的并行實時計算，這樣具有很高的可靠性及安全性（裝置的采樣率設計為每個周波24點，主要繼電器采用全周傅氏算法）保護主體方案真正實現一臺裝置完成所有的主保護、后備保護功能的思想。對每臺變壓器采用獨立的兩套裝置實現雙主、雙后備保護的配置原則。這種主后一體的設計思想完全符合國家電力公司最新的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中有關繼電保護的反事故技術措施的論述。

優點

變壓器保護的雙重化配置并沒有增加額外的二次回路投資，相反是減少了保護設備的投資，使得保護二次回路清析、獨立，簡化了二次電纜數量與接線。由于采用上述保護設計思想，則變壓器的主保護功能得到增強，考慮到變壓器主保護不像線路保護那樣存在通道問題，其后備保護配置就可以大大簡化。

保護主體方案優點

可以減少由于保護設備自身原因所造成的被保護變壓器失去短路故障保護與異常保護，從而引起一次設備不必要停電現象；同時也可避免由于保護設備的年度檢修與校驗所必需的停運一次設備的現象，減輕停電所造成的經濟損失。

優點

由于變壓器的全部電量信息量已能夠被裝置所知，那么在被保護變壓器和系統出現故障或其它異常狀況時，裝置就能記錄同一時刻下變壓器各側的電流電壓量，由于有了這些模擬量，就能對事故的原因等進行詳盡的故障分析，這對于快速而準確地找到故障原因具有重要意義。

勵磁涌流判別原理1

利用諧波識別勵磁涌流RCS-978系列變壓器成套保護裝置采用三相差動電流中二次諧波、三次諧波的含量來識別勵磁涌流，判別方程如下：

當三相中某一相被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。裝置的‘二次諧波制動系數’固定取為0.15。勵磁涌流判別原理2利用波形畸變識別勵磁涌流

故障時，差流基本上是工頻正弦波。而勵磁涌流時，有大量的諧波分量存在，波形發生畸變，間斷，不對稱。利用算法識別出這種畸變，即可識別出勵磁涌流。故障時，有如下表達式成立：

其中S是差動電流的全周積分值，是“差動電流的瞬時值+差動電流半周前的瞬時值”的全周積分值，是某一固定常數，是門檻定值。的表達式如下：

式中是差電流的全周積分值，α是某一比例常數。當三相中的某一相不滿足以上方程，被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。

TA飽和的識別方法

為防止在變壓器區外故障等狀態下TA的暫態與穩態飽和所引起的穩態比率差動保護誤動作，裝置利用二次電流中的二次和三次諧波含量來判別TA是否飽和，所用的表達式如下：當與某相差動電流有關的電流滿足以上表達式即認為此相差流為TA飽和引起，閉鎖穩態比率差動保護。此判據在變壓器處于運行狀態才投入。

變壓器工頻變變化量差動保保護匝間短路故障障是電力變壓壓器主要的內內部故障形式式之一，根據據近十年來的的全國統計表表明，匝間故故障約占變壓壓器內部故障障的70%左右。因此采采用靈敏度高高且安全性高高的保護來檢檢測出變壓器器的匝間故障障，對提高變變壓器的安全全運行水平具具有重要意義義。為此，我我們利用變壓壓器各側電流流中的工頻變變化量與差電電流的工頻變變化量，實現現變壓器工頻頻變化量比率率差動保護。。該保護由下下述兩個判據據構成：工頻變化量比比率差動動作作特性工頻變化量比比率差動保護護的動作方程程如下：變壓器工頻變變化量差動保保護ΣΔI：為各支路工頻頻變化量電流流的向量和Σ|ΔI|：為各支路工頻頻變化量電流流的標量和理論上，工頻頻變化量比率率差動制動系系數可取較高高的數值，這這樣有利于防防止區外故障障TA飽和等因素所所造成的差動動保護誤動，，又不會受故故障前負荷的的大小的影響響而降低區內內故障時的靈靈敏度。變壓器工頻變變化量差動保保護（2）工頻變化量量差動過流繼繼電器：動作方程：ΔId>1.25ΔIdt+IdthΔIdt為浮動門坎，，隨著變化量量輸出增大而而逐步自動提提高。取1.25倍可保證門檻檻電壓始終略略高于不平衡衡輸出，保證證在系統振蕩蕩和頻率偏移移情況下，保保護不動作。。Idth為固定門坎。。工頻變化量量差流起動元元件不受負荷荷電流影響，，靈敏度很高高。工頻變化量的的差動繼電器器與穩態量的的差動繼電器器相比有這樣樣一些優點①不受負荷荷電流的影響響。與所有工工頻變化量繼繼電器一樣，，由于它是反反應短路附加加狀態中的電電氣量的保護護，所以負荷荷電流對繼電電器的工作沒沒有影響，在在求變化量的的過程中已把把負荷分量減減掉了。所以以對穩態量的的差動繼電器器來說，負荷荷電流是一個個制動電流而而對工頻變化化量的差動繼繼電器來說，，負荷電流并并不形成制動動電流。②保護過渡渡電阻的能力力提高了;③在一側沒有電電源的降壓變變壓器上使用用時，在變壓壓器內部短路路時由于負荷荷側的電流的的變化量也是是工頻變化量量差動繼電器器的動作電流流，而對穩態態量的差動繼繼電器來說變變壓器內部短短路時負荷側側電流為零不不是動作電流流。因此工頻頻變化量差動動繼電器比穩穩態量差動繼繼電器靈敏;④由于繼電器不不反應負荷電電流分量，所所以比率制動動特性中的起起動電流不需需要躲負荷電電流下的不平平衡電流，其其值較低。⑤比率制動動特性曲線中中斜線的斜率率取得比較大大，抗區外故故障時變壓器器各側TA暫態和穩態飽飽和特性不一一致的能力強強。工頻變化量比比率差動繼電電器由于將浮動門門檻技術與工工頻變化量等等概念引入到到變壓器差動動保護中，因因此在區內故故障，即使是是在重負荷運運行狀態下發發生小匝間短短路等故障時時，或是在等等值電勢角擺擺開而又經過過渡電阻短路路時也有足夠夠的靈敏度。。而在區外各各種故障、功功率倒方向、、區外故障中中出現TA飽和與TA暫態特性不一一致等狀態下下也不會誤動動作。使得保保護的安全性性與靈敏度同同時兼顧。特點：涌流閉鎖與過過激磁閉鎖元元件工頻變化量差差動保護的勵勵磁涌流閉鎖鎖判據采用差差電流二次諧諧波閉鎖或波波形判別閉鎖鎖采用差電流五五次諧波進行行過激磁閉鎖鎖變壓器發生輕輕微匝間故障障（C相1.5%匝間故障）工頻變化量差動常規差動RCS-978工頻變化量比率差差動的邏輯框圖穩態比率差動保護護因此，裝置采用初初始帶制動的比率率制動特性，穩態態比率差動元件由由低值比率差動（（靈敏）和高值比比率差動（不靈敏敏）兩個元件構成成。穩態比率差動動元件的動作方程程如下：穩態比率差動保護護動作方程：Kbl‘比率差動制動系數數’固定取為0.5。穩態高值比率差動動保護穩態比率差動保護護動作特性過激磁的判別由于在變壓器過激激磁時，變壓器勵勵磁電流將激增，，可能引起差動保保護誤動作。因此此應該判斷出這種種情況，閉鎖差動動保護。裝置中采采用差電流中五次次諧波的含量作為為對過激磁的判斷斷。其判據如下：：其中、、分分別為每相相差動電流中的基基波和五次諧波，，為五次次諧波制動系數。。當過激磁倍數大于于1.4倍時，不再閉鎖差差動保護。過激磁磁閉鎖差動功能可可整定選擇。差回路的異常情況況判別1裝置將差回路的異異常情況分為兩種種：未引起差動保護起起動和引起差動保保護起動。未引起差動保護起起動的差回路異常常報警:方法一：當任一相相差流大于差流報報警定值(Ibjset)的時間超過10秒時發出差流異常常報警信號，不閉閉鎖差動保護。差差流報警定值應避避開有載調壓變壓壓器分接頭不在中中間時產生的最大大差流，或其他原原因運行時可能產產生的最大差流(注：差流報警定值值整定時應比差動動起動定值小，一一般介于有載調壓壓變壓器分接頭不不在中間時產生的的最大差流和最小小差動起動定值之之間；其值越小越越靈敏)。差回路的異常情況況判別2引起差動保護起動動的差回路異常報報警:差動保護起動后滿滿足以下任一條件件認為是故障情況況，開放差動保護護，否則認為是差差回路TA異常造成的差動保保護起動。i)任一側任一相間工工頻變化量電壓元元件起動；ii)任一側負序相電壓壓大于6V；iii)起動后任一側任一一相電流比起動前前增加；iv)起動后最大相電流流大于1.1Ie。●注意：TA斷線情況下自動閉閉鎖零序比率差動動工頻保護量差動動和穩態低值比率率差動保護，開放放穩態高值比率差差動保護。裝置固定設為TA斷線或短路且差流流小于1.2Ie時閉鎖差動保護，，大于1.2Ie時不閉鎖差動保護護。工頻保護量差動始始終受TA斷線閉鎖差回路異常報警后后注意不論是異常報警是是否引起差動保護護起動，均說明差差動回路存在問題題，或定值存在問題，應該該受到同等重視。。例如：當差回路路斷線時，在輕負負荷情況下不會引起差動起動動，但會引起差流流報警,如果此時及時處理理，就可以避免負負荷增加后或者區外故故障引起的差動保保護動作（在不閉閉鎖情況下）。變壓器零序電流差差動保護變壓器的零序電流流差動保護主要應應用于自耦變壓器器中。只要變壓器器Y側中性點直接接地地，就可以構成零零序電流差動保護護。零序電流差動保護護是根據接點電流流定理構成的。由由于流過繞組各側側TA的電流是同一串聯聯電路中的電流，，這幾個電流之間間沒有電磁感應關關系，因此變壓器器的勵磁電流不會會產生不平衡電流流。所以這種差動動保護不必經勵磁磁涌流判據的閉鎖鎖，也不必經過勵勵磁判據的閉鎖。。也正因為構成差差動保護所用的繞繞組各側電流間沒沒有電磁感應關系系，所以它不能保保護匝間短路。零序電流差動保護護可保護變壓器Y側兩個（三個）TA間的各種接地短路路。由于不存在變變壓器有載調壓產產生的不平衡電流流，此外也沒有由由于TA變比不匹配產生的的不平衡電流，因因此它的定值比前前面講的差動保護護的定值低，所以以這種差動保護保保護Y側的接地地短路靈靈敏度要要高一些些。零序比率率差動原原理零序比率差差動保護護主要應應用于自自耦變壓壓器，其其動作方方程如下下：其中、、、、分分別別為I側、II側和公共共繞組側側零序電電流，為為零零序比率率差動起起動定值值，為為零零序差動動電流，，為為零序序差動制制動電流流，為為零序差差動比率率制動系系數整定定值，為為TA二次額定定電流。。推薦整整定為0.5。當滿足以以上條件件時，零零序比率率差動動動作。零零差各側側零序電電流通過過裝置自自產得到到，這樣樣可避免免各側零零序TA極性校校驗問問題。。零序比比率差差動原原理當滿足足以上上條件件時，，零序序比率率差動動動作作。零零差各各側零零序電電流通通過裝裝置自自產得得到，，這樣樣可避避免各各側零零序TA極性校校驗問問題。。若零序序比率率差動動起動動定值值，，則則其拐拐點電電流自自動設設定為為，，即即動作作方程程如下下：零序比比率差差動保保護的的動作作特性性避免TA暫態特特性不不同導導致的的零序序比率率差動動誤動動為避免由于于TA暫態特性差差異和TA飽和造成的的區外三相相短路故障障時的‘‘錯誤的差差動回路零零序電流’’對零序比比率差動的的影響，裝裝置采用正正序電流制制動的閉鎖鎖判據和TA飽和判據來來避免。正正序電流制制動的原理理是，零差差各側的零零序電流大大于其正序序電流的倍倍時，，認為零序序電流由故故障造成。。其表達式式如下：其中為為某側側的零序電電流，為為對應側的的正序電流流，是是某一比例例常數。RCS-978零序比率差差動的邏輯輯框圖復合電壓閉閉鎖過流過流保護主主要作為變變壓器相間間故障的后后備保護。。I、II側各設一段段過流保護護。III側過流保護護固定采用用主變低壓壓側三角形形環內的TA，且TA引出必須相相電流接線線方式，裝裝置內部低低壓側過流流所用電流流固定為減減去零序電電流（因為為整定計算算是按開關關CT考慮的）。。相過電流流保護固定定不經過復復壓閉鎖。。零序方向過過流保護零序過流保保護，主要要作為變壓壓器中性點點接地運行行時接地故故障后備保保護。通過過整定控制制字可控制制零序過流流是否經方方向閉鎖，，是否投入入，跳哪幾幾側開關。。I、II側設有一段段一個時限限的零序過過流保護和和一個反時時限零序過過流保護，，反時限零序序過流保護護所用電流流固定為本本側外接零零序TA的電流。。方向元件所所采用的零零序電流：：零序方向過過流保護固固定采用自自產零序電電流進行方方向和大小小的判斷，，TV斷線之后方方向元件自自動滿足條條件，零序序方向過流流指向固定定指向變壓壓器。零序方向元元件動作特特性方向指向變變壓器●注意：：方向元件所所用零序電電壓固定為為自產零序序電壓。以以上所指的的方向均是是指零序電電流外接套套管TA或自產零序序電流TA的正極性端端在母線側側（變壓器器中性點的的零序電流流TA的正極性端端在變壓器器側），否否則以上說說明將與實實際情況不不符。本側電壓退退出對零序序電壓閉鎖鎖零序方向向過流的影影響：當本側TV檢修或旁路路代路未切切換TV時，為保證證本側零序序電壓閉鎖鎖零序方向向過流的正正確動作，，需投入‘本側電壓退退出’壓板或整定定控制字，，此時它對對零序電壓壓閉鎖零序序方向過流流有如下影影響：i)方向元件輸輸出為正方方向。過激磁保護護眾所周知鐵鐵芯線圈的的電壓（（V）與頻率（（Hz）、磁密B（T）、鐵芯截面（（））、、線圈匝數數之之間間有如下關關系：。。所以。。當變壓壓器在運行行中電壓升升高、頻率率下降時會會引起鐵芯芯中的磁密密增高。目目前大型變變壓器在正正常運行時時的工作磁磁密設計得得已比較高高了，接近近飽和磁密密。所以在在運行中當當電壓升高高、頻率下下降時會引引起鐵芯飽飽和。如果果在在鐵芯芯飽和狀態態下長時間間運行，變變壓器溫度度會升高到到不允許的的程度引起起變壓器的的損傷、絕絕緣老化，，危及變壓壓器的安全全。所以高高壓側為330kV及以上電壓壓等級的變變壓器都要要裝設過勵勵磁保護。。過激磁保護過激磁保護主要要防止過電壓和和低頻率對變壓壓器造成的損壞壞。過激磁程度可用用下式來衡量：：通過計算n可以得知變壓器器所處的狀態，，額定運行時n=1，其中、、分分別為電壓與與頻率的標么值值。裝置設有一段定定時限過激磁報報警元件和反時時限過激磁跳閘閘。過激磁保護由于變壓器在不不同的過勵磁情情況下允許運行行相應的時間，，因此裝置還設設有反時限過激激磁元件。反時時限動作特性曲曲線由輸入的十十組定值確定，，因此能夠適應應不同的變壓器器過勵磁要求考慮到過激磁對對變壓器造成的的危害主要表現現為變壓器局部部過熱，因此利利用“有效值的的概念”來計算算過激磁倍數n，即：其中：T為過激磁開始到到計算時刻的時時間；n(t)為過激磁測量倍倍數，它為隨時時間變化的函數數。這樣過激磁磁測量倍數中既既含有當前時刻刻的過激磁信息息，同時也含有有過激磁開始后后各時間段的累累積過激磁信息息。相間阻抗繼電器器保護裝置I側、II側后備保護設有有相間及接地阻阻抗I段和II段。相間阻抗抗保護、接地地阻抗保護方方向、零序方方向過流指向向固定指向變變壓器。阻阻抗保護I段、接地阻抗抗保護I段固定經過振振蕩閉鎖；阻阻抗保護II段、接地阻抗抗保護II段固定不經過過振蕩閉鎖。。阻抗元件的動動作特性如圖圖所示。阻抗抗元件靈敏角角75°。阻抗元件的比比相方程為：：RCS-978G5公共繞組后備備保護公共繞組設有有一段零序過過流保護和一一段零序反時時限過流保護護。注意：反時限零序過過流保護所用用電流固定為為本側中性點點外接零序TA的電流。本側電壓退出出對阻抗保護護的影響：當本側TV檢修或旁路代代路未切換TV時，需投入‘本側電壓退退出’壓板，這樣可可不再報ＰＴＴ異常。本側阻抗保護護固定退出！！RCS-978零序過壓保護護由于220kV～500kV變壓器低壓側側常為不接地地系統，裝置置設有零序過過壓作作為變變壓器器低壓壓側接接地報報警。。跳閘矩矩陣整定方方法：：在保保護元元件投投入位位和其其所跳跳開關關位填填‘1’，其它它位填填‘0’，則可可得到到該元元件的的跳閘閘方式式。例如：：若I側后備備保護護阻抗抗I段整定定為跳跳I側母聯聯開關關，則則在其其控制制字的的第0位和第第4位填‘‘1’，其它它位填填‘0’。這樣得到該元件件的一個十六進制制跳閘控制字為：：0011H。注意：用戶在使用‘跳閘閘控制字’時一定定要結合具體工程程圖紙中的跳閘輸輸出定義。位1514131211109876543210功能未定義未定義未定義未定義未定義未定義未定義跳閘備用2跳閘備用1跳閘備用3跳II側母聯跳I側母聯跳III側開關跳II側開關跳I側開關本保護投入RCS-978ＣＦ的功能壓板投差動保護投零序差動保護投高壓側相間后備備保護投高壓側接地零序序保護投公共繞組后備保保護投過激磁保護退高壓側電壓RCS-978ＣＦ的功能壓板投中壓側相間后備備保護投中壓側接地零序序保退中壓側電壓RCS-978ＣＦ的功能壓板投低壓側后備保護護退低壓側電壓裝置中的平衡系數數的計算1．計算變壓器各側側一次額定電流：：式中Sn為變壓器最大額定定容量，U1n為變壓器計算側額額定電壓。2．計算變壓器各側二二次額定電流：式中I1n為變壓器計算側一一次額定電流，nLH為變壓器計算側TA變比。3．計算變壓器各側平平衡系數：其中式中I2n為變壓器計算側二二次額定電流，I2n_min為變壓器各側二次次額定電流值中最最小值，I2n_max為變壓器各側二次次額定電流值中最最大值。平衡系數的計算方方法即以變壓器各各側中二次額定電電流為最小的一側側為基準，其它側側依次放大。若最最大二次額定電流流與最小二次額定定電流的比值大于于4，則取放大倍數最最大的一側倍數為為4，其它側依次減小小；若最大二次額額定電流與最小二二次額定電流的比比值小于4，則取放大倍數最最小的一側倍數為為1，其它側依次放大大。裝置為了保證證精度，所能接受受的最小系數Kph為0.25，因此差動保護各各側電流平衡系數數調整范圍最大可可達16倍。差動各側電流相位位差的補償變壓器各側電流互互感器采用星形接接線，二次電流直直接接入本裝置。。電流互感器各側側的極性參見前圖圖，都以母線側為為極性端。變壓器各側TA二次電流相位由軟軟件調整，裝置采采用Δ->Y變化調整差流平衡衡，這樣可明確區區分涌流和故障的的特征，大大加快快保護的動作速度度。對于Y0/Δ-11的接線，其校正方方法如下：Y0側：Δ側：RCS-978G5TV異常判別原理TV異常判別判據如下下：(1)、正序電壓小于30V，且任一相電流大于于0.04In或開關在合位狀態態；(2)、負序電壓大于8V。滿足上述任一條件件，同時保護起動動元件未起動，延延時10秒報該側母線TV異常，并發出報警警信號，在電壓恢恢復正常后延時10秒恢復。在異常期期間，根據整定控控制字選擇是退出出經方向或電壓閉閉鎖的各段過流保保護還是暫時取消消方向和電壓閉鎖鎖，以上各節均有有詳細說明。●注意：當某側電壓退退出時，該側側TV異常判別功能能自動解除。裝置設有TA異常判別判據據為：當負序序電流大于0.06In后延時10秒報該側TA異常，同時發發出報警信號號，在電流恢恢復正常后延延時10秒恢復。其它異常判別別裝置低壓側后后備保護設有有零序過壓報報警，過